경험적 공식 결정

수화물은 화합물에 물 분자가 부착된 화학 화합물입니다(그러나 공유 결합되지는 않음). 수화된 수식은 화합물과 물 분자사이의 점("·")에 의해 상징된다. 수화물은 가열 시 물 분자를 쉽게 잃어 버리고 무수 (물없이) 화합물을 남깁니다. 이 경우, 그것은 구리 염화물, Cu_xCl_y될 것입니다. 염의 무수액과 수화 형태 사이의 질량의 차이는 화학 화합물 Cu_xCl_y·에서 물의 질량 (및 두더지)에해당합니다 · nH₂O. 무수구리 염화물은 물에 용해되고, 구리는 알루미늄과의 레독스 반응을 통해 제거되어 고체 구리를 형성한다. 총 구리 염화물 수화물과 감소된 구리 금속 및 물 분자의 합 사이의 질량의 차이는 시료내의 염화물 질량에 해당한다. 각 성분의 질량(Cu, Cl, H₂O)은 두더지로 변환되며, 이에 따라 다중 비율의 법칙을 통해 화합물의 경험적 공식을 결정하는 비율의 사용을 허용한다. 화합물의 진정한 화학 공식은 분자 질량을 모르고 결정할 수 없지만 비율은 항상 동일하게 유지됩니다.

1. 실험
   1. 도가니에 구리 염화물 수화물 1.25 g를 가열합니다. 가열 및 냉각 후 최종 질량은 구리 염화물 0.986 g, Cu_xCl_y입니다.
   2. Cu_xCl_y 샘플을 50mL의 탈온화 물에 녹이고 0.2 g의 고급 알루미늄 메쉬를 비커에 추가합니다.
   3. 과잉 알루미늄에 반응하고 용해한 후 0.198 g의 건조 된 구리 금속이 회수됩니다.
   4. 초기 구리 염화물 수화물에서 구리와 물의 질량을 빼서 시료에서 염화물 이온질량을 산출합니다.
      
2. 데이터
   1. 화합물에서 구성 요소의 가장 작은 전체 수 비율을 확인하려면 각 구성 요소의 질량을 두더지로 변환한 다음 샘플에서 가장 작은 두더지 수(이 경우 구리)로 각각 분할합니다.

   구성 요소	질량 (g)	몰 질량(g/mol)	두더지	비율	계산된 전체 수 비율
   구리	0.479	63.55	7.53 x 10-3		1
   염화물	0.533	35.45	1.50 x 10-2		1.99 ≈ 2
   물	0.273	18.01	1.51 x 10-2		2.01 ≈ 2

   표 1. 실험 결과.

   2. 그 결과 가장 작은 전체 수 비율은 CuCl_2의공식을산출합니다 · 2H₂O.
      1. 최종 비율이 소수점 값을 산출하는 경우 전체 수식을 상수로 곱하여 전체 수표 값을 제공합니다. 공통 분수 값은 0.25, 0.333, 0.50, 0.667 및 0.75입니다. 예를 들어, 가장 작은 전체 수 비율이 C₇H₉NO_2.5를산출한 경우 전체 수식을 2로 곱하여 경험적 포뮬러 C₁₄H₁₈N₂O_5를부여합니다.
   3. 분자 포뮬러는 화합물의 분자 질량을 모르고 경험적 포뮬러로부터 결정될 수 없다. 그 이유는 아래 예제에서 설명됩니다.

   이름	분자 포뮬러	경험적 포뮬러
   아세트산	CH3쿠오	CH2O
   포름알데히드	CH2O	CH2O
   포도당	C6H12O6	CH2O

   표 2. 일반적인 경험적 공식의 예입니다.

   세 화합물 모두 동일한 경험적 공식을 가지고 있지만 매우 다른 분자 포뮬러를 가지고 있습니다.

한 예에서, C, H 및 O만 포함하는 알려지지 않은 생체 분자가 새로운 연료로 잘 작용하는 것으로 밝혀졌다고 가정해 봅시다. 연료의 공식을 결정하는 한 가지 방법은 공기 중으로 연소하고 제품을 분석하는 것입니다.

C_xH_yO_z + O₂ → mCO₂ + nH₂O

O_2가 초과하는 동안, 우리는 CO_2의 모든 탄소가 생체 분자에서 유래하고 모든 수소가 H₂O에 존재할 것이라는 것을 알 것입니다. 그 총 질량과 초기 견본의 질량의 다름은 분자에 있는 산소의 질량일 것입니다. 그런 다음 두더지로 변환하여 경험적 공식을 결정할 수 있습니다.

또 다른 예에서, Mg_xCl_y의수화 샘플· nH₂O가 제공됩니다. 물 분자의 질량은 다시 쉽게 가열에 의해 결정될 것입니다. 일부 용해도 규칙을 사용하여 염화물은 은 이온, Ag⁺로 침전되어AgCl(들)을형성합니다. AgCl(들)의 질량이 발견되면, Cl의 두더지^- AgCl(들)의 어금니 질량을 사용하여 결정된 다음^Cl의그램으로 변환 - . 이것은 우리가 경험적 수식 뒤에 견본에 있는 Mg의 질량을 결정할 수 있게 해 줄 것입니다.

경험적 공식을 결정하는 것은 실제 분자의 공식을 식별하는 중심에 있습니다. 제약에서 법의학에 이르기까지 분자 포뮬러의 결정은 알 수없는 화합물을 식별하는 데 핵심이며, 이는 경험적 공식을 다음 단계로 가져 가는 것을 의미합니다. 전형적으로, 경험적 수식의 결정은 원소 중량%의 정보를 얻기 위하여 원소 분석과 결합됩니다. 이러한 데이터에서 어금니 비율이 계산되고 경험적 수식이 결정됩니다. 질량 분광계와 같은 다른 분석 도구를 사용하여 분자의 질량을 결정할 수 있습니다. 이어서, 분자 질량과 경험적 질량 사이의 비율은 진정한 분자 공식을 결정하기 위해 계산된다.